La estructura y partes principales de un microscopio óptico. Microscopio como sistema óptico Propósito de un microscopio óptico

17.04.2024 -

Como saben, una persona recibe la mayor parte de información sobre el mundo que la rodea a través de la visión. El ojo humano es un dispositivo complejo y perfecto. Este dispositivo creado por la naturaleza funciona con luz: radiación electromagnética, cuyo rango de longitud de onda está entre 400 y 760 nanómetros. El color que percibe una persona cambia del morado al rojo.

Las ondas electromagnéticas correspondientes a la luz visible interactúan con las capas electrónicas de los átomos y moléculas del ojo. El resultado de esta interacción depende del estado de los electrones en estas capas. La luz puede ser absorbida, reflejada o dispersada. Lo que sucedió exactamente con la luz puede revelar mucho sobre los átomos y moléculas con los que interactuó. El rango de tamaños de átomos y moléculas es de 0,1 a decenas de nanómetros. Esta es muchas veces más corta que la longitud de onda de la luz. Sin embargo, es muy importante ver objetos de precisamente este tamaño (llamémoslos nanoobjetos). ¿Qué hay que hacer para esto? Primero analicemos lo que el ojo humano puede ver.

Normalmente, cuando se habla de la resolución de un dispositivo óptico en particular, se opera con dos conceptos. Una es resolución angular y la otra es resolución lineal. Estos conceptos están interrelacionados. Por ejemplo, para el ojo humano, la resolución angular es de aproximadamente 1 minuto de arco. En este caso, el ojo puede distinguir dos objetos puntuales ubicados a una distancia de 25 a 30 cm de él solo cuando la distancia entre estos objetos es superior a 0,075 mm. Esto es bastante comparable a la resolución de un escáner de ordenador convencional. De hecho, la resolución de 600 ppp significa que el escáner puede distinguir puntos con una distancia de hasta 0,042 mm.

Para poder distinguir objetos situados a distancias aún más pequeñas entre sí, se inventó un microscopio óptico, un dispositivo que aumenta la resolución del ojo. Estos dispositivos tienen un aspecto diferente (como se puede ver en la Figura 1), pero su principio de funcionamiento es el mismo. El microscopio óptico permitió llevar el límite de resolución a fracciones de micrón. Hace ya 100 años, la microscopía óptica permitió estudiar objetos del tamaño de una micra. Sin embargo, al mismo tiempo quedó claro que era imposible lograr un mayor aumento de la resolución simplemente aumentando el número de lentes y mejorando su calidad. La resolución de un microscopio óptico resultó estar limitada por las propiedades de la propia luz, es decir, su naturaleza ondulatoria.

A finales del siglo pasado se estableció que la resolución de un microscopio óptico es . En esta fórmula, λ es la longitud de onda de la luz y norte pecado tu- la apertura numérica de la lente del microscopio, que caracteriza tanto al microscopio como a la sustancia que se encuentra entre el objeto de estudio y la lente del microscopio más cercana a él. De hecho, la expresión de la apertura numérica incluye el índice de refracción. norte entorno entre el objeto y la lente, y el ángulo tu entre el eje óptico de la lente y los rayos más externos que salen del objeto y pueden entrar en esa lente. El índice de refracción del vacío es igual a la unidad. Para el aire, este indicador está muy cerca de la unidad, para el agua es 1,33303 y para líquidos especiales utilizados en microscopía para obtener la máxima resolución, norte alcanza 1,78. Cualquiera que sea el ángulo tu, el valor pecado tu no puede ser más de uno. Por tanto, la resolución de un microscopio óptico no supera una fracción de la longitud de onda de la luz.

Generalmente se considera que la resolución es la mitad de la longitud de onda.

La intensidad, la resolución y la ampliación de un objeto son cosas diferentes. Puede hacerlo de modo que la distancia entre los centros de las imágenes de objetos ubicados a 10 nm entre sí sea de 1 mm. Esto correspondería a un aumento de 100.000 veces. Sin embargo, no será posible distinguir si se trata de un objeto o dos. El hecho es que las imágenes de objetos cuyas dimensiones son muy pequeñas en comparación con la longitud de onda de la luz tendrán la misma forma y tamaño, independientemente de la forma de los propios objetos. Estos objetos se denominan objetos puntuales y sus tamaños pueden despreciarse. Si un objeto puntual de este tipo brilla, el microscopio óptico lo representará como un círculo luminoso rodeado de anillos claros y oscuros. Además, por simplicidad, consideraremos fuentes de luz. En la Figura 2 se muestra una imagen típica de una fuente de luz puntual obtenida utilizando un microscopio óptico. La intensidad de los anillos de luz es mucho menor que la del círculo y disminuye con la distancia desde el centro de la imagen. En la mayoría de los casos, sólo se ve el primer anillo de luz. El diámetro del primer anillo oscuro es . La función que describe esta distribución de intensidad se llama función de dispersión puntual. Esta función no depende de cuál sea el aumento. La imagen de varios objetos puntuales serán precisamente círculos y anillos, como se puede ver en la Figura 3. La imagen resultante se puede ampliar, sin embargo, si las imágenes de dos objetos puntuales vecinos se fusionan, continuarán fusionándose. A menudo se dice que este tipo de ampliación es inútil: las imágenes más grandes simplemente aparecerán más borrosas. En la Figura 4 se muestra un ejemplo de aumento inútil. La fórmula a menudo se llama límite de difracción y es tan famosa que fue tallada en el monumento al autor de esta fórmula, el físico óptico alemán Ernst Abbe.

Por supuesto, con el tiempo, los microscopios ópticos comenzaron a estar equipados con una variedad de dispositivos que permitían almacenar imágenes. El ojo humano se complementó primero con cámaras de película y películas, y luego con cámaras basadas en dispositivos digitales que convierten la luz que incide sobre ellas en señales eléctricas. Los más comunes de estos dispositivos son las matrices CCD (CCD significa dispositivo de carga acoplada). El número de píxeles de las cámaras digitales sigue aumentando, pero esto por sí solo no puede mejorar la resolución de los microscopios ópticos.

Incluso hace veinticinco años parecía que el límite de la difracción era insuperable y que para estudiar objetos cuyas dimensiones son muchas veces menores que la longitud de onda de la luz, era necesario abandonar la luz como tal. Este es exactamente el camino que tomaron los creadores de los microscopios electrónicos y de rayos X. A pesar de las numerosas ventajas de estos microscopios, persistía el problema de utilizar la luz para observar nanoobjetos. Las razones para esto fueron muchas: conveniencia y facilidad para trabajar con objetos, el poco tiempo necesario para obtener una imagen, métodos conocidos para colorear muestras y mucho más. Finalmente, después de años de arduo trabajo, fue posible observar objetos a nanoescala utilizando un microscopio óptico. Los mayores avances en esta dirección se han logrado en el campo de la microscopía de fluorescencia. Por supuesto, nadie canceló el límite de difracción, pero lograron sortearlo. Actualmente, existen varios microscopios ópticos que permiten examinar objetos cuyas dimensiones son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la propia luz que crea imágenes de estos objetos. Todos estos dispositivos comparten un principio común. Intentemos explicar cuál es.

De lo que ya se ha dicho sobre el límite de resolución de difracción, está claro que ver una fuente puntual no es tan difícil. Si esta fuente tiene suficiente intensidad, su imagen será claramente visible. La forma y tamaño de esta imagen, como ya se ha comentado, vendrán determinados por las propiedades del sistema óptico. Al mismo tiempo, conociendo las propiedades del sistema óptico y estando seguro de que el objeto es un objeto puntual, puede determinar exactamente dónde se encuentra el objeto. La precisión para determinar las coordenadas de dicho objeto es bastante alta. Esto puede ilustrarse en la Figura 5. Las coordenadas de un objeto puntual se pueden determinar con mayor precisión cuanto más intensamente brilla. En los años 80 del siglo pasado, utilizando un microscopio óptico, pudieron determinar la posición de moléculas luminosas individuales con una precisión de 10 a 20 nanómetros. Una condición necesaria para una determinación tan precisa de las coordenadas de una fuente puntual es su soledad. La otra fuente puntual más cercana debe estar tan alejada que el investigador sepa con seguridad que la imagen que se está procesando corresponde a una fuente. Está claro que esta es una distancia yo debe satisfacer la condición. En este caso, el análisis de imágenes puede proporcionar datos muy precisos sobre la posición de la propia fuente.

La mayoría de los objetos cuyas dimensiones son mucho más pequeñas que la resolución de un microscopio óptico se pueden representar como un conjunto de fuentes puntuales. Las fuentes de luz en dicho conjunto están ubicadas entre sí a distancias mucho menores que . Si estas fuentes brillan simultáneamente, será imposible decir nada sobre dónde se encuentran exactamente. Sin embargo, si puedes hacer que estas fuentes brillen una por una, entonces la posición de cada una de ellas podrá determinarse con gran precisión. Si esta precisión excede la distancia entre las fuentes, entonces, conociendo la posición de cada una de ellas, se puede averiguar cuáles son sus posiciones relativas. Esto significa que se ha obtenido información sobre la forma y el tamaño del objeto, que se presenta como un conjunto de fuentes puntuales. En otras palabras, en este caso, se puede examinar un objeto con un microscopio óptico cuyas dimensiones son menores que el límite de difracción.

Por tanto, el punto clave es obtener información sobre las diferentes partes de un nanoobjeto de forma independiente entre sí. Hay tres grupos principales de métodos para hacer esto.

El primer grupo de métodos hace brillar intencionadamente una u otra parte del objeto en estudio. El más conocido de estos métodos es la microscopía óptica de barrido de campo cercano. Echemos un vistazo más de cerca.

Si estudias detenidamente las condiciones implicadas en lo que respecta al límite de difracción, encontrarás que las distancias entre los objetos y las lentes son significativamente mayores que la longitud de onda de la luz. A distancias comparables y menores que esta longitud de onda, el panorama es diferente. Cerca de cualquier objeto atrapado en el campo electromagnético de una onda de luz, existe un campo electromagnético alterno, cuya frecuencia de cambio es la misma que la frecuencia de cambio del campo en la onda de luz. A diferencia de una onda de luz, este campo decae rápidamente a medida que se aleja del nanoobjeto. La distancia a la que disminuye la intensidad, p.e. mi veces, comparable al tamaño del objeto. Así, el campo electromagnético de frecuencia óptica se concentra en un volumen de espacio cuyo tamaño es mucho menor que la longitud de onda de la luz. Cualquier nanoobjeto que caiga en esta zona interactuará de una forma u otra con el campo concentrado. Si el objeto con el que se lleva a cabo esta concentración de campo se mueve secuencialmente a lo largo de cualquier trayectoria a lo largo del nanoobjeto en estudio y se registra la luz emitida por este sistema, entonces se puede construir una imagen a partir de puntos individuales que se encuentran en esta trayectoria. Por supuesto, en cada punto la imagen se verá como se muestra en la Figura 2, pero la resolución estará determinada por la concentración del campo. Y esto, a su vez, está determinado por el tamaño del objeto con cuya ayuda se concentra este campo.

La forma más común de concentrar el campo de esta manera es hacer un agujero muy pequeño en una pantalla metálica. Normalmente, este orificio se encuentra en el extremo de una guía de luz puntiaguda recubierta con una fina película de metal (la guía de luz a menudo se llama fibra óptica y se usa ampliamente para transmitir datos a largas distancias). Ahora es posible producir agujeros con diámetros de 30 a 100 nm. La resolución es la misma en tamaño. Los dispositivos que funcionan según este principio se denominan microscopios ópticos de barrido de campo cercano. Aparecieron hace 25 años.

La esencia del segundo grupo de métodos se reduce a lo siguiente. En lugar de hacer que los nanoobjetos vecinos brillen uno por uno, se pueden utilizar objetos que brillen en diferentes colores. En este caso, con la ayuda de filtros de luz que transmiten luz de un color u otro, se puede determinar la posición de cada objeto y luego crear una única imagen. Esto es muy similar a lo que se muestra en la Figura 5, solo que los colores serán diferentes para las tres imágenes.

El último grupo de métodos que permiten superar el límite de difracción y examinar nanoobjetos utiliza las propiedades de los propios objetos luminosos. Hay fuentes que se pueden "encender" y "apagar" utilizando una luz especialmente seleccionada. Estos cambios ocurren estadísticamente. En otras palabras, si hay muchos nanoobjetos conmutables, al seleccionar la longitud de onda de la luz y su intensidad, se puede forzar sólo una parte de estos objetos a "apagarse". Los objetos restantes seguirán brillando y se podrá obtener una imagen de ellos. Después de esto, debe "encender" todas las fuentes y "apagar" algunas de ellas nuevamente. El conjunto de fuentes que permanecen "encendidos" será diferente del conjunto que permaneció "encendido" la primera vez. Al repetir este procedimiento muchas veces, puede obtener un gran conjunto de imágenes que difieren entre sí. Al analizar dicho conjunto, es posible localizar una gran proporción de todas las fuentes con una precisión muy alta, muy por encima del límite de difracción. En la Figura 6 se muestra un ejemplo de superresolución obtenida de esta manera.

La microscopía óptica de superresolución se está desarrollando rápidamente. Es seguro asumir que esta área atraerá a un número cada vez mayor de investigadores en los próximos años y esperamos que los lectores de este artículo se encuentren entre ellos.

Conferencia No. 7

Métodos de renderizado de superficies.

Microscopia óptica

El ojo humano, que nos permite ver y estudiar el mundo que nos rodea, es un sistema óptico bastante simple, cuyo elemento principal es la lente, que en realidad es una lente hecha de una sustancia cristalina líquida. Los objetos más pequeños que se pueden ver con un sistema óptico de este tipo tienen un tamaño de aproximadamente 0,1 mm, y para observar y estudiar objetos más pequeños, primero se utilizaron gafas o lupas, y luego estructuras complejas hechas de lentes ópticas, llamadas microscopios ópticos.

Microscopio (del griego mikros - pequeño y skopeo - mirar): un dispositivo para obtener imágenes muy ampliadas de objetos (o detalles de su estructura) invisibles a simple vista..

Diseño óptico y principio de funcionamiento de un microscopio óptico. . Uno de los diagramas típicos de un microscopio óptico se muestra en la Fig. 1. Un objeto 7 situado en un escenario 10 suele iluminarse con luz artificial procedente de un iluminador (lámpara 1 y lente colectora 2) utilizando un espejo 4 y un condensador 6. Para ampliar el objeto se utilizan una lente 8 y un ocular 9. La lente crea una imagen real invertida y ampliada de 7" del objeto 7. El ocular forma una imagen virtual secundaria ampliada de 7", normalmente a la mejor distancia de visión D=250 mm. Si se mueve el ocular de modo que la imagen de 7" quede delante del foco frontal del ocular F aprox, entonces la imagen proporcionada por el ocular se vuelve real y se puede obtener en la pantalla o en la película. El aumento total es igual al producto del aumento de la lente por el aumento del ocular: x = bX aprox. El aumento de la lente se expresa mediante la fórmula: b=D/F ob, donde D es la distancia entre el foco trasero de la lente F ob y el foco frontal del ocular F aprox (la llamada longitud óptica del tubo del microscopio); F ob es la distancia focal de la lente. El aumento del ocular es similar al aumento de una lupa y se expresa mediante la fórmula: X ok =. 250/F ok, donde F ok es la distancia focal del ocular. Normalmente, las lentes de los microscopios ópticos tienen aumentos de 6,3 a 100 y los oculares de 7 a 15. Por lo tanto, el aumento total de dicho microscopio oscila entre 44 y 100. 1500. El diafragma de campo 3 y la abertura 5 sirven para limitar el haz de luz y reducir la luz dispersa. Una característica importante de un microscopio óptico es su resolución, definida como el recíproco de la distancia más pequeña a la que dos elementos estructurales adyacentes todavía pueden verse por separado.. La resolución de un microscopio óptico está limitada debido a la difracción de la luz. Debido a la difracción, la imagen de un punto luminoso infinitesimal proporcionada por la lente de dicho microscopio no parece un punto, sino un disco de luz redondo (rodeado de anillos claros y oscuros), cuyo diámetro es igual a: re = 1,22 /A, Dónde  – longitud de onda de la luz y A–apertura numérica de la lente, igual a: Una =nortepecado(a/2)(norte– índice de refracción del medio situado entre el objeto y la lente, a- el ángulo entre los rayos extremos de un haz de luz cónico que sale de un punto de un objeto y entra en la lente). Si dos puntos luminosos se encuentran uno cerca del otro, sus patrones de difracción se superponen, dando lugar a una distribución compleja de la iluminación en el plano de la imagen. La diferencia relativa más pequeña en la iluminación que puede ver el ojo es del 4%. Esto corresponde a la distancia más pequeña resuelta en un microscopio óptico, d=0,51 /A. Para objetos no autoluminosos, la resolución máxima es d etc. asciende a  /(A+A"), Dónde A"– apertura numérica del condensador del microscopio. Así, la resolución ( 1/día) es directamente proporcional a la apertura de la lente y para aumentarla, el espacio entre el objeto y la lente se llena con un líquido con un alto índice de refracción. Las aperturas de los objetivos de inmersión de gran aumento alcanzan A=1,3 (para lentes “secos” convencionales A=0,9). La existencia de un límite de resolución influye en la elección del aumento del microscopio óptico. Aumento del microscopio óptico dentro de 500 A – 1000A Se llama útil, ya que con ella el ojo distingue todos los elementos de la estructura del objeto que son resueltos por el microscopio. Con aumentos superiores a 1000 A no se revelan nuevos detalles de la estructura del objeto; Sin embargo, a veces estos aumentos se utilizan, por ejemplo, en microfotografía y microproyección.

Métodos de observación para microscopía óptica. . La estructura de un objeto se puede distinguir si sus diferentes partes absorben y reflejan la luz de manera diferente, o tienen diferentes índices de refracción entre sí (o del medio). Estas propiedades determinan la diferencia en amplitudes y fases de las ondas de luz reflejadas o transmitidas a través de diferentes partes del objeto, lo que, a su vez, determina el contraste de la imagen. Por tanto, los métodos de observación utilizados en microscopía óptica se seleccionan en función de la naturaleza y propiedades del objeto en estudio.

Método del campo de luz transmitida se utiliza al estudiar objetos transparentes con partículas absorbentes (que absorben la luz) y partes incluidas en ellas. Se trata, por ejemplo, de finas láminas coloreadas de tejidos animales y vegetales, finas láminas de minerales y materiales radioelectrónicos. En ausencia de un objeto, un haz de rayos del condensador 6 (ver Fig. 1) pasa a través de la lente 8 y produce un campo iluminado uniformemente cerca del plano focal del ocular 9. Si el objeto 7 contiene un objeto absorbente, entonces absorbe parcialmente y dispersa parcialmente la luz que incide sobre él (línea discontinua), que, según la teoría de la difracción, determina la apariencia de la imagen. El método también puede ser útil para objetos no absorbentes si dispersan el haz de iluminación con tanta fuerza que una parte importante del haz no llega a la lente.

Método de campo brillante con luz reflejada.(Fig. 2) se utiliza para observar objetos opacos, por ejemplo, secciones metálicas 4.

El objeto se ilumina desde arriba desde el iluminador 1 y el espejo translúcido 2 a través de la lente 3, que sirve al mismo tiempo como condensador. La imagen se crea en el plano 6 mediante la lente junto con la lente tubular 5; la estructura de un objeto es visible debido a diferencias en la reflectividad de sus elementos; En un campo brillante se destacan las heterogeneidades que dispersan la luz que incide sobre ellas.

Método de campo oscuro con luz transmitida(Fig. 3) se utiliza para obtener imágenes de objetos transparentes y no absorbentes. La luz del iluminador 1 y del espejo 2 pasa a través de un condensador de campo oscuro 3 especial en forma de cono hueco y no entra directamente en la lente 5. La imagen se crea únicamente mediante la luz dispersada por las micropartículas del objeto 4. En el campo de visión 6, sobre un fondo oscuro, se ven imágenes claras de partículas que difieren del entorno en su índice de refracción.

Método de ultramicroscopía, basado en el mismo principio (la iluminación de un objeto en los ultramicroscopios es perpendicular a la dirección de observación), permite detectar detalles ultrafinos cuyas dimensiones (2 nm) superan con creces la resolución de un microscopio óptico. . La capacidad de detectar objetos de este tipo, por ejemplo, las partículas coloidales más pequeñas, utilizando un ultramicroscopio se debe a la difracción de la luz por ellos. Bajo una intensa iluminación lateral, el observador marca cada partícula en el ultramicroscopio como un punto brillante (punto de difracción luminosa) sobre un fondo oscuro. Debido a la difracción, las partículas más pequeñas dispersan muy poca luz. Por lo tanto, en ultramicroscopía se suelen utilizar fuentes de luz potentes. Dependiendo de la intensidad de la iluminación, la longitud de onda de la luz y la diferencia entre los índices de refracción de la partícula y el medio, las partículas detectadas tienen tamaños de (2 a 50) nm. Es imposible determinar el tamaño, la forma y la estructura reales de las partículas a partir de los puntos de difracción: un ultramicroscopio no proporciona imágenes de los objetos ópticos que se están estudiando. Sin embargo, utilizando un ultramicroscopio, es posible determinar la presencia y concentración numérica de partículas, estudiar su movimiento y también calcular el tamaño promedio de las partículas si se conocen su concentración en peso y densidad. El ultramicroscopio fue creado en 1903. El físico alemán G. Siedentopf y el químico austriaco R. Zsigmondy. En el esquema del ultramicroscopio de hendidura propuesto por ellos (Fig. 4, a), el sistema en estudio está inmóvil. La cubeta 5 con el objeto en estudio se ilumina con la fuente de luz 1 (2 – condensador; 4 – lente de iluminación) a través de una estrecha rendija rectangular 3, cuya imagen se proyecta en la zona de observación.

A través del ocular del microscopio de observación 6 se pueden ver los puntos luminosos de las partículas situadas en el plano de imagen de la rendija. Por encima y por debajo de la zona iluminada no se detecta la presencia de partículas. En un ultramicroscopio de flujo (Fig. 4, b), las partículas en estudio se mueven a lo largo del tubo hacia el ojo del observador. A medida que cruzan la zona de iluminación, se registran visualmente como destellos brillantes o mediante un dispositivo fotométrico. Ajustando el brillo de la iluminación de las partículas observadas con una cuña fotométrica móvil 7, es posible seleccionar para el registro partículas cuyo tamaño exceda un límite especificado. Los ultramicroscopios se utilizan en estudios de sistemas dispersos, para controlar la pureza del aire atmosférico, el agua y el grado de contaminación de medios ópticamente transparentes con inclusiones extrañas.

Al observar método de campo oscuro con luz reflejada(Fig. 5) los objetos opacos (por ejemplo, secciones de metal) se iluminan desde arriba mediante un sistema de anillo especial ubicado alrededor de la lente y llamado epicondensador.

Los rayos de luz de la lámpara iluminadora de campo oscuro 1, reflejados desde el epicondensador 2 e incidentes en ángulo con la superficie del sustrato 3, son dispersados por partículas extrañas. Estos rayos de luz dispersados por partículas extrañas pasan a través de las lentes del objetivo del microscopio 4 y 5, se reflejan en el espejo del prisma del microscopio 6 y, al pasar a través de la lente del ocular del microscopio 7, son distinguidos por el observador en forma de puntos luminosos en un campo oscuro. .

Método de observación de luz polarizada.(transmitido y reflejado) se utiliza para estudiar objetos anisotrópicos, como minerales, menas, granos en secciones delgadas de aleaciones, algunos tejidos y células animales y vegetales. La anisotropía óptica es la diferencia en las propiedades ópticas de un medio según la dirección de propagación de la radiación óptica (luz) en él y su polarización.. La polarización de la luz es una característica física de la radiación óptica que describe la anisotropía transversal de las ondas de luz., es decir, la no equivalencia de diferentes direcciones en un plano perpendicular al haz de luz. La naturaleza transversal de las ondas electromagnéticas priva a la onda de simetría axial con respecto a la dirección de propagación debido a la presencia de direcciones seleccionadas (vectores mi– campo eléctrico y fuerza vectorial norte– intensidad del campo magnético) en un plano perpendicular a la dirección de propagación. Desde los vectores mi Y norte Las ondas electromagnéticas son perpendiculares entre sí, para describir completamente el estado de polarización de un haz de luz se requiere conocer el comportamiento de solo una de ellas. Por lo general, se elige el vector E para este propósito. La luz emitida por cualquier emisor elemental individual (átomo, molécula) siempre está polarizada en cada acto de radiación. Pero las fuentes de luz macroscópicas constan de una gran cantidad de partículas emisoras de este tipo; orientaciones espaciales de vectores mi y los momentos de los actos de emisión de luz por partículas individuales se distribuyen en la mayoría de los casos de forma caótica. Por lo tanto, en general la radiación la dirección mi impredecible en un momento dado. Esta radiación se llama no polarizado, o luz natural. La luz se llama completamente polarizado, si dos componentes (proyecciones) mutuamente perpendiculares del vector mi El haz de luz oscila con una diferencia de fase constante en el tiempo. Normalmente, el estado de polarización de la luz se representa mediante una elipse de polarización, una proyección de la trayectoria del final del vector. mi a un plano perpendicular a la viga (Fig.6)

La anisotropía óptica se manifiesta en birrefringencia, cambios en la polarización de la luz y rotación del plano de polarización que ocurre en sustancias ópticamente activas. La anisotropía óptica natural de los cristales se debe a la diferencia en diferentes direcciones del campo de fuerzas que conectan los átomos de la red. La actividad óptica natural de sustancias que la exhiben en cualquier estado de agregación está asociada con la asimetría de la estructura de las moléculas individuales de dichas sustancias y la diferencia resultante en la interacción de estas moléculas con radiación de diferentes polarizaciones, así como con las características. de los estados excitados de electrones y “núcleos iónicos” en cristales ópticamente activos. La anisotropía óptica inducida (artificial) ocurre en medios que son naturalmente ópticamente isotrópicos bajo la influencia de campos externos que resaltan una cierta dirección en dichos medios. Puede ser un campo eléctrico, un campo magnético, un campo de fuerzas elásticas, así como un campo de fuerzas en un flujo de fluido. En el método de observación de la luz polarizada, mediante analizadores y compensadores que se incluyen en el sistema óptico, se estudia el cambio en la polarización de la luz que atraviesa un objeto.

Método de contraste de fases Se utiliza para obtener imágenes de objetos transparentes e incoloros que son invisibles cuando se observan mediante el método de campo brillante. Tales objetos incluyen, por ejemplo, tejido animal vivo y sin teñir. El método se basa en el hecho de que incluso con una pequeña diferencia en los índices de refracción del objeto y el medio, la onda de luz que los atraviesa sufre diferentes cambios de fase y adquiere alivio de fase. Estos cambios de fase se convierten en cambios de brillo (“alivio de amplitud”) mediante una placa de fase especial (anillo de fase) ubicada cerca del foco posterior de la lente. Los rayos que atraviesan un objeto pasan completamente a través del anillo de fase, que cambia su fase en /4. Al mismo tiempo, los rayos dispersados en el objeto (desviados) no caen en el anillo de fase y no reciben un cambio de fase adicional. Teniendo en cuenta el cambio de fase en el objeto, la diferencia de fase entre los rayos desviados y no desviados resulta cercana a 0 o /2, y como resultado de la interferencia de la luz en el plano de imagen del objeto, se realzan o debilitan notablemente entre sí, dando una imagen contrastada de la estructura del objeto, en la que la distribución de la luminosidad reproduce el relieve de fase anterior.

Método de contraste de interferencia Consiste en que cada rayo que ingresa al microscopio se bifurca: uno atraviesa la partícula observada y el segundo la atraviesa. En la parte ocular del microscopio, ambos haces se conectan nuevamente y se interfieren entre sí. El resultado de la interferencia está determinado por la diferencia en la trayectoria de los rayos. d, que se expresa mediante la fórmula: re=norte =(n 0 -norte metro )d 0 , donde n 0 , n m son los índices de refracción de la partícula y el medio ambiente, respectivamente, d 0 – espesor de partículas, norte– orden de interferencia. En la figura 1 se muestra un diagrama esquemático de uno de los métodos para implementar el contraste de interferencia. 4. El condensador 1 y la lente 4 están equipados con placas birrefringentes (marcadas en la figura con flechas diagonales), la primera de las cuales divide el haz de luz original en dos haces y la segunda los reúne. Uno de los rayos, que pasa por el objeto 3, se retrasa en fase (adquiere una diferencia de trayectoria en comparación con el segundo rayo); la magnitud de este retraso se mide mediante el compensador 5. El método de contraste de interferencia es en algunos aspectos similar al método de contraste de fase: ambos se basan en la interferencia de rayos que han atravesado una micropartícula y la han pasado. La diferencia entre el método de interferencia y el método de contraste de fase radica principalmente en la capacidad de medir con alta precisión (hasta /300) las diferencias de trayectoria introducidas por un microobjeto utilizando compensadores. A partir de estas mediciones es posible realizar cálculos cuantitativos, por ejemplo, de la masa total y la concentración de materia seca en las células de objetos biológicos.

Método de investigación en luz luminiscente. se basa en el hecho de que se estudia bajo un microscopio el brillo verde-naranja de un objeto que se produce cuando se ilumina con luz azul-violeta o ultravioleta. Para ello se introducen filtros de luz adecuados antes del condensador y después de la lente del microscopio. El primero de ellos transmite únicamente la radiación de la fuente de iluminación que provoca la luminiscencia del objeto, el segundo (después de la lente) transmite únicamente luz luminiscente al ojo del observador. El método se utiliza en análisis microquímicos y detección de defectos.

método de observación ultravioleta permite aumentar la resolución máxima del microscopio, proporcional a 1/. Este método también amplía las posibilidades de los estudios microscópicos debido a que las partículas de muchas sustancias, transparentes a la luz visible, absorben fuertemente la radiación ultravioleta de determinadas longitudes de onda y, por tanto, se distinguen fácilmente en las imágenes ultravioleta. Las imágenes en microscopía UV se registran mediante fotografía o mediante un convertidor óptico electrónico o una pantalla luminiscente.

Método de observación por infrarrojos También requiere convertir una imagen invisible al ojo en visible fotografiándola o utilizando un convertidor electrón-óptico. La microscopía IR le permite estudiar la estructura interna de objetos que son opacos a la luz visible, por ejemplo, vidrios oscuros, algunos cristales y minerales.

Componentes principales de un microscopio óptico. . Además de los componentes ópticos anteriores (por ejemplo, una lente, un ocular), un microscopio óptico también tiene un trípode o cuerpo, una platina para montar el objeto en estudio, mecanismos de enfoque grueso y fino, un dispositivo para montar lentes y un tubo. para instalar oculares. El uso de uno u otro tipo de condensador (campo claro, campo oscuro, etc.) depende de la elección del método de observación requerido. Las lentes de la mayoría de los microscopios ópticos modernos son extraíbles. Las lentes varían:

a) según las características espectrales: para lentes para la región visible del espectro y para microscopía UV e IR (lente y lente de espejo);

b) a lo largo del tubo para el que están diseñados (según el diseño del microscopio);

c) según el medio entre la lente y el objeto: seco e inmersión;

GRAMO ) según el método de observación: convencional, contraste de fase, etc.

El tipo de ocular utilizado para este método de observación está determinado por la elección de la lente del microscopio óptico. Las adaptaciones para microscopios ópticos permiten mejorar las condiciones de observación y ampliar las capacidades de investigación, realizar diferentes tipos de iluminación de objetos, determinar el tamaño de objetos, fotografiar objetos a través de un microscopio, etc. Los tipos de microscopios están determinados por el área de aplicación o por el método de observación. Por ejemplo, microscopios biológicos diseñado para investigaciones en microbiología, histología, citología, botánica, medicina, así como para la observación de objetos transparentes en física, química, etc. microscopios metalográficos diseñado para estudiar las microestructuras de metales y aleaciones. En la figura 1 se muestran microfotografías de una sección de metal sin grabar tomadas con dicho microscopio. 5 (a – en un campo brillante, b – con un dispositivo de contraste de fase). Microscopios polarizadores están equipados con dispositivos polarizadores adicionales y están destinados principalmente al estudio de secciones delgadas de minerales y menas. Microscopios estereoscópicos Se utilizan para obtener imágenes tridimensionales de los objetos observados. Microscopios de medición Diseñado para diversas mediciones de precisión en ingeniería mecánica. Además de estos grupos de microscopios, existen microscopios ópticos especializados, por ejemplo: microinstalación para filmar procesos rápidos y lentos (movimiento de microorganismos, procesos de división celular, crecimiento de cristales, etc.); microscopios de alta temperatura para estudiar objetos calentados a 2000°C; microscopios quirúrgicos de bajo aumento, utilizado durante las operaciones. Instrumentos muy complejos son las instalaciones microespectrofotométricas para determinar los espectros de absorción de objetos, analizadores de microimágenes de televisión, etc.

Como ya se mencionó, independientemente del tipo de lentes utilizadas y el método de conexión, la resolución de los microscopios ópticos está limitada por la regla básica de la tecnología óptica, formulada en 1873. (el llamado límite de resolución de difracción de Rayleigh), según el cual las dimensiones mínimas de los detalles distinguibles del objeto considerado no pueden ser inferiores a la mitad de la longitud de onda de la luz utilizada para la iluminación. Dado que las longitudes de onda más cortas del rango corresponden a aproximadamente 400 nm, la resolución de los microscopios ópticos se limita fundamentalmente a la mitad de este valor, es decir, aproximadamente 200 nm. La única salida a esta situación era la creación de dispositivos que utilizaran radiación ondulatoria de longitud de onda más corta, es decir, radiación de naturaleza no luminosa.

Microscopio de electrones

En mecánica cuántica, un electrón puede considerarse como una onda que, a su vez, puede verse influenciada por lentes eléctricas o magnéticas (en total analogía con las leyes de la óptica geométrica convencional). Ésta es la base del principio de funcionamiento de los microscopios electrónicos, que permiten ampliar significativamente las posibilidades de estudiar la materia a nivel microscópico (aumentando la resolución en órdenes de magnitud). En un microscopio electrónico, en lugar de luz, se utilizan los propios electrones, que en esta situación representan radiación con una longitud de onda mucho más corta (unas 50.000 veces más corta que la luz). En tales dispositivos, en lugar de lentes de vidrio, se utilizan naturalmente lentes electrónicas (es decir, campos de la configuración adecuada). Los haces de electrones no pueden propagarse sin dispersarse ni siquiera en medios gaseosos, por lo que se debe mantener un alto vacío (presión de hasta 10–6 mmHg o 10–4 Pa) dentro del microscopio electrónico a lo largo de todo el recorrido de los electrones. Los microscopios electrónicos se dividen en dos grandes clases según el método de aplicación: microscopios electrónicos de transmisión (TEM) y microscopios electrónicos de barrido (SEM) o, en otras palabras, microscopios rasterizados (SEM). La principal diferencia entre ellos es que en TEM un haz de electrones pasa a través de capas muy delgadas de la sustancia en estudio, con un espesor de menos de 1 micrón (como si "transmitiera" estas capas), y en los microscopios de barrido el haz de electrones se refleja sucesivamente desde pequeñas áreas de la superficie ( la estructura de la superficie y sus rasgos característicos se pueden determinar registrando los electrones reflejados o los electrones secundarios que surgen durante la interacción del haz con la superficie).

Microscopio electrónico de transmisión (TEM) . El diseño de un TEM es similar al de un microscopio óptico convencional (Fig. 1), sólo que en lugar de rayos de luz se utilizan electrones (es decir, sus correspondientes ondas). El primer dispositivo de este tipo se creó en 1932. Los científicos alemanes M. Knoll y E. Ruska. En un microscopio de este tipo, la fuente de luz se sustituye por el llamado cañón de electrones (fuente de electrones). La fuente de electrones suele ser un cátodo calentado de hexaboruro de lantano o tungsteno. El cátodo está eléctricamente aislado del resto del dispositivo y los electrones son acelerados por un fuerte campo eléctrico. El cátodo metálico 2 emite electrones, que se recogen en un haz mediante un electrodo de enfoque 3 y reciben energía bajo la influencia de un fuerte campo eléctrico en el espacio entre el cátodo y el ánodo 1. Para crear este campo, se utiliza un alto voltaje de 100 kV. o más se aplica a los electrodos. El haz de electrones que sale del cañón de electrones se dirige mediante una lente condensadora 4 hacia el objeto en cuestión, que dispersa, refleja y absorbe electrones. Son enfocados por la lente objetivo 5, que crea una imagen intermedia del objeto 7. La lente de proyección 6 recoge nuevamente los electrones y crea una segunda imagen, aún más ampliada, del objeto en la pantalla luminiscente, en la que, bajo la influencia de los electrones se crea una imagen luminosa del objeto. Mediante una placa fotográfica colocada debajo de la pantalla se obtiene una fotografía del objeto en cuestión.

Microscopio(del griego micrófonos- pequeño y skopeo- Miro) - un dispositivo óptico para obtener una imagen ampliada de objetos pequeños y sus detalles invisibles a simple vista.

El primer microscopio conocido fue creado en 1590 en los Países Bajos por ópticos hereditarios. Zacarías Y Hans Jansen , quien montó dos lentes convexas dentro de un tubo. Más tarde Descartes en su libro "Dioptrics" (1637), describió un microscopio más complejo, compuesto por dos lentes: una plana cóncava (ocular) y una biconvexa (objetivo). Una mayor mejora de la óptica hizo posible Antonio van Leeuwenhoek en 1674 fabricó lentes con un aumento suficiente para realizar observaciones científicas sencillas y, por primera vez en 1683, describió microorganismos.

Un microscopio moderno (Figura 1) consta de tres partes principales: óptica, luminosa y mecánica.

Detalles principales parte óptica El microscopio consta de dos sistemas de lentes de aumento: un ocular que mira hacia el ojo del investigador y una lente que mira hacia la muestra. Oculares Tienen dos lentes, la superior se llama principal y la inferior se llama lente colectiva. Los marcos de los oculares indican lo que producen. aumentar(×5, ×7, ×10, ×15). El número de oculares de un microscopio puede variar y, por lo tanto, monóculo Y binocular microscopios (diseñados para observar un objeto con uno o dos ojos), así como trinoculares , permitiéndole conectar sistemas de documentación (cámaras de fotografía y vídeo) al microscopio.

Lentes Son un sistema de lentes encerradas en un marco de metal, cuya lente frontal (frontal) produce aumento y las lentes correctoras detrás eliminan los defectos en la imagen óptica. Los números en la montura de las lentes también indican lo que producen. aumentar (×8, ×10, ×40, ×100). La mayoría de los modelos destinados a la investigación microbiológica están equipados con varias lentes con diferentes grados de aumento y un mecanismo giratorio diseñado para un cambio rápido. torreta , llamado a menudo " torreta ».

parte de iluminación está diseñado para crear un flujo de luz que le permite iluminar un objeto de tal manera que la parte óptica del microscopio realiza sus funciones con extrema precisión. La parte de iluminación de un microscopio de luz de transmisión directa está ubicada detrás del objeto debajo de la lente e incluye Fuente de luz (lámpara y fuente de alimentación eléctrica) y sistema óptico-mecánico (condensador, diafragma ajustable en campo y apertura). Condensador Consiste en un sistema de lentes que están diseñados para recolectar los rayos provenientes de una fuente de luz en un punto. enfocar , que debe estar en el plano del objeto considerado. A su momento d diafragma Ubicado debajo del condensador y está diseñado para regular (aumentar o disminuir) el flujo de rayos que pasan desde la fuente de luz.

Parte mecánica El microscopio contiene piezas que combinan las partes ópticas y de iluminación descritas anteriormente, y además permiten la colocación y movimiento de la muestra bajo estudio. En consecuencia, la parte mecánica consta de jardines microscopio y poseedor , en cuya parte superior se adjuntan tubo - un tubo hueco diseñado para alojar la lente, así como la torreta antes mencionada. A continuación es escenario , sobre el que se montan portaobjetos con las muestras en estudio. El escenario se puede mover horizontalmente mediante un dispositivo adecuado, así como hacia arriba y hacia abajo, lo que permite ajustar la nitidez de la imagen mediante bruto (macrométrico) Y tornillos de precisión (micrométricos).

Aumentar, que produce el microscopio está determinada por el producto del aumento del objetivo y el aumento del ocular. Además de la microscopía de campo luminoso, en métodos de investigación especiales se utilizan ampliamente los siguientes: microscopía de campo oscuro, de contraste de fases, luminiscente (fluorescente) y electrónica.

Primario(propio) fluorescencia ocurre sin un tratamiento especial con medicamentos y es inherente a una serie de sustancias biológicamente activas, como aminoácidos aromáticos, porfirinas, clorofila, vitaminas A, B2, B1, algunos antibióticos (tetraciclina) y sustancias quimioterapéuticas (acriquin, rivanol). Secundario (inducido) fluorescencia Ocurre como resultado del procesamiento de objetos microscópicos con tintes fluorescentes: fluorocromos. Algunos de estos colorantes se distribuyen de forma difusa en las células, otros se unen selectivamente a determinadas estructuras celulares o incluso a determinadas sustancias químicas.

Para realizar este tipo de microscopía se necesitan microscopios luminiscentes (fluorescentes) , que se diferencia de un microscopio óptico convencional por la presencia de un potente fuente de luz (lámpara de cuarzo de mercurio de presión ultraalta o lámpara halógena de cuarzo incandescente), que emite predominantemente en la región ultravioleta de onda larga o de onda corta (azul-violeta) del espectro visible.

Esta fuente se utiliza para excitar la fluorescencia antes de que la luz que emite pase a través de un especial emocionante (Violeta Azul) filtro de luz y se refleja interferencia divisor de haz registro , cortando casi por completo la radiación de longitud de onda más larga y transmitiendo solo la parte del espectro que excita la fluorescencia. Al mismo tiempo, en los modelos modernos de microscopios fluorescentes, la radiación excitante llega a la muestra a través de la lente (!). Después de la excitación de la fluorescencia, la luz resultante ingresa nuevamente a la lente, después de lo cual pasa a través de la que se encuentra frente al ocular. cierre (amarillo) filtro de luz , cortando la radiación excitante de onda corta y transmitiendo luz luminiscente del fármaco al ojo del observador.

Debido al uso de dicho sistema de filtros de luz, la intensidad de luminiscencia del objeto observado suele ser baja y, por lo tanto, la microscopía fluorescente debe realizarse en condiciones especiales. habitaciones oscuras .

Un requisito importante a la hora de realizar este tipo de microscopía es también el uso inmersión no fluorescente Y medios adjuntos . En particular, para apagar la fluorescencia intrínseca del cedro u otro aceite de inmersión, se le añaden pequeñas cantidades de nitrobenceno (de 2 a 10 gotas por 1 g). A su vez, como medio contenedor para medicamentos se puede utilizar una solución tampón de glicerol, así como polímeros no fluorescentes (poliestireno, alcohol polivinílico). De lo contrario, al realizar microscopía de luminiscencia, se utilizan portaobjetos y cubreobjetos de vidrio ordinarios, que transmiten radiación en la parte utilizada del espectro y no tienen luminiscencia propia.

En consecuencia, las ventajas importantes de la microscopía de fluorescencia son:

1) imagen en color;

2) alto grado de contraste de objetos autoluminosos sobre un fondo negro;

3) la posibilidad de estudiar estructuras celulares que absorben selectivamente varios fluorocromos, que son al mismo tiempo indicadores citoquímicos específicos;

4) la capacidad de determinar cambios funcionales y morfológicos en las células en la dinámica de su desarrollo;

5) la posibilidad de tinción específica de microorganismos (mediante inmunofluorescencia).

Microscopio de electrones

Se sentaron las bases teóricas para utilizar electrones en la observación de objetos microscópicos. Hamilton , quien estableció una analogía entre el paso de los rayos de luz en medios ópticamente no homogéneos y las trayectorias de partículas en campos de fuerza, así como de Broglie , quien planteó la hipótesis de que el electrón tiene propiedades tanto corpusculares como ondulatorias.

Además, debido a la longitud de onda extremadamente corta de los electrones, que disminuye en proporción directa al voltaje de aceleración aplicado, el cálculo teórico límite de resolución , que caracteriza la capacidad del dispositivo para mostrar por separado detalles pequeños y ubicados al máximo de un objeto, para un microscopio electrónico es 2-3 Å ( Angstrom , donde 1Å=10 -10 m), que es varios miles de veces mayor que el de un microscopio óptico. La primera imagen de un objeto formado por haces de electrones se obtuvo en 1931. científicos alemanes M. Knollem Y E. Ruska .

En los diseños de los microscopios electrónicos modernos, la fuente de electrones es el metal (generalmente tungsteno), del cual, después de calentar a 2500 ºС, el resultado es emisión termoiónica se emiten electrones. Con la ayuda de campos eléctricos y magnéticos, los formados flujo de electrones Puedes acelerar y frenar, así como desviar en cualquier dirección y enfocarte. Por lo tanto, el papel de las lentes en un microscopio electrónico lo desempeña un conjunto de dispositivos magnéticos, electrostáticos y combinados adecuadamente diseñados, llamados " lentes electronicos" .

Una condición necesaria para el movimiento de electrones en forma de haz a larga distancia es también la creación de vacío , ya que en este caso el camino libre promedio de los electrones entre colisiones con moléculas de gas excederá significativamente la distancia que deben recorrer. Para ello es suficiente mantener una depresión de aproximadamente 10 -4 Pa en la cámara de trabajo.

Según la naturaleza del estudio de los objetos, los microscopios electrónicos se dividen en translúcido, reflectante, emisivo, rasterizado, sombra Y reflejado , entre los cuales los dos primeros son los más utilizados.

diseño óptico microscopio electrónico de transmisión (transmisión) es completamente equivalente al diseño de microscopio óptico correspondiente en el que el haz de luz se reemplaza por un haz de electrones y los sistemas de lentes de vidrio se reemplazan por sistemas de lentes de electrones. En consecuencia, un microscopio electrónico de transmisión consta de los siguientes componentes principales: sistema de iluminación, cámara de objetos, sistema de enfoque Y bloque de registro de imagen final , compuesto por una cámara y una pantalla fluorescente.

Todos estos nodos están conectados entre sí, formando la llamada "columna de microscopio", en cuyo interior se mantiene el vacío. Otro requisito importante para el objeto en estudio es su espesor inferior a 0,1 micrones. La imagen final del objeto se forma después de enfocar adecuadamente el haz de electrones que lo atraviesa sobre film fotográfico o pantalla fluorescente , recubierto con una sustancia especial: fósforo (similar a la pantalla de los tubos de televisión) y que convierte la imagen electrónica en visible.

En este caso, la formación de una imagen en un microscopio electrónico de transmisión se asocia principalmente con diferentes grados de dispersión de electrones por diferentes áreas de la muestra en estudio y, en menor medida, con diferencias en la absorción de electrones por estas áreas. El contraste también se mejora mediante el uso de “ tintes electronicos "(tetróxido de osmio, uranilo, etc.), que se une selectivamente a determinadas áreas del objeto. Los microscopios electrónicos de transmisión modernos, diseñados de manera similar, proporcionan aumento máximo útil hasta 400.000 veces, lo que corresponde a resolución a 5,0 Å. La fina estructura de las células bacterianas revelada mediante microscopía electrónica de transmisión se llama ultraestructura .

EN microscopio electrónico reflectante (de barrido) La imagen se crea utilizando electrones reflejados (dispersados) por la capa superficial de un objeto cuando se irradia en un ángulo pequeño (aproximadamente unos pocos grados) con respecto a la superficie. En consecuencia, la formación de una imagen se debe a la diferencia en la dispersión de electrones en diferentes puntos de un objeto dependiendo de su microrrelieve superficial, y el resultado de dicha microscopía aparece en forma de la estructura de la superficie del objeto observado. El contraste se puede mejorar pulverizando partículas metálicas sobre la superficie del objeto. La resolución alcanzada con microscopios de este tipo es de aproximadamente 100 Å.

Diseñado para formar imágenes bidimensionales ampliadas tomadas en planos focales de la muestra ubicadas secuencialmente a lo largo del eje óptico, lo que brinda la posibilidad de un examen bidimensional y tridimensional de pequeños detalles estructurales de la muestra. Los componentes ópticos están montados sobre una base ergonómica y duradera, lo que permite un reemplazo rápido, un centrado preciso y una alineación cuidadosa de los conjuntos ópticamente interconectados. Juntos, los componentes ópticos y mecánicos del microscopio, incluida la muestra colocada entre el portaobjetos y el cubreobjetos, forman un sistema óptico cuyo eje central pasa por la base y el soporte del microscopio.

El sistema óptico de un microscopio normalmente consta de un iluminador (que incluye una fuente de luz y una lente colectora), un condensador, una muestra, un objetivo, un ocular y un fotodetector, que puede ser una cámara o el ojo del observador. Los microscopios de investigación también contienen un dispositivo de (pre)procesamiento del haz de luz, generalmente ubicado entre el iluminador y el condensador, y un fotodetector o filtros adicionales insertados entre la lente y el ocular o la cámara. La operación coordinada del fotodetector y el(los) dispositivo(s) de preprocesamiento del haz proporciona cambios en el contraste de la imagen en función de la frecuencia espacial, fase, polarización, absorción, fluorescencia, iluminación fuera del eje y/u otras propiedades de la muestra y condiciones de iluminación. Pero incluso sin dispositivos adicionales para procesar el haz de iluminación y filtrar las ondas que forman la imagen, la mayoría de las configuraciones microscópicas, incluso las más básicas, tienen un cierto grado de filtrado natural.

Introducción

Los microscopios complejos modernos están diseñados para formar imágenes bidimensionales ampliadas tomadas en planos focales de la muestra ubicadas secuencialmente a lo largo del eje óptico, lo que brinda la posibilidad de un examen bidimensional y tridimensional de pequeños detalles estructurales de la muestra.

La mayoría de los microscopios están equipados con un mecanismo de movimiento de platina que permite al microscopista posicionar, orientar y enfocar con precisión la muestra para optimizar la observación y la obtención de imágenes. La intensidad de la iluminación y la trayectoria de los rayos en un microscopio se controlan y controlan colocando diafragmas, espejos, prismas, divisores de haz y otros elementos ópticos en determinadas posiciones, logrando así el brillo y contraste requeridos de la muestra.

La Figura 1 muestra un microscopio Nikon Eclipse E600, con un tubo trinocular y una cámara digital DXM-1200 para grabación de imágenes. La iluminación se produce mediante una lámpara halógena con un filamento de tungsteno ubicado en la unidad de la lámpara, cuya luz pasa primero a través de una lente colectora y luego ingresa al camino óptico en la base del microscopio. El haz de luz emitido por la lámpara incandescente es modificado por una serie de filtros situados también en la base del microscopio, tras lo cual, reflejado en el espejo, cae a través del diafragma de campo hasta el condensador. El cono de luz formado por el condensador ilumina la muestra ubicada en la platina del microscopio y entra en el objetivo. Después de la lente, el haz de luz se divide mediante una unidad divisora de haz/prisma y se dirige al ocular, donde se forma una imagen virtual, o a la lente de proyección del tubo intermedio trinocular para formar una imagen digital en la matriz de fotodiodo CCD. del sistema de grabación y visualización de imágenes digitales.

Los componentes ópticos de los microscopios modernos están montados sobre una base ergonómica duradera, que permite un reemplazo rápido, un centrado preciso y un ajuste cuidadoso de los conjuntos ópticamente interconectados. Juntos, los componentes ópticos y mecánicos del microscopio, incluida la muestra colocada entre el portaobjetos y el cubreobjetos, forman un sistema óptico cuyo eje central pasa por la base y el soporte del microscopio.

sistema óptico del microscopio Generalmente consta de un iluminador (que incluye una fuente de luz y una lente colectora), un condensador, una muestra, una lente, un ocular y un fotodetector, que puede ser una cámara o el ojo del observador (Tabla 1).
Los microscopios de investigación también contienen un dispositivo de preprocesamiento del haz de luz, generalmente ubicado entre el iluminador y el condensador, y un fotodetector adicional o filtros de luz colocados entre la lente y el ocular o la cámara. La operación coordinada del fotodetector y el(los) dispositivo(s) de preprocesamiento del haz proporciona cambios en el contraste de la imagen en función de la frecuencia espacial, fase, polarización, absorción, fluorescencia, iluminación fuera del eje y/u otras propiedades de la muestra y condiciones de iluminación. Pero incluso sin dispositivos adicionales para procesar el haz de iluminación y filtrar las ondas que forman la imagen, la mayoría de las configuraciones microscópicas básicas tienen un cierto grado de filtrado natural.

Tabla 1. Componentes del sistema óptico del microscopio.

Componente del microscopio	Elementos y características
Iluminador	Fuente de luz, lentes convergentes, diafragma de campo, filtros térmicos, filtros niveladores, difusor, filtros de densidad neutra
Dispositivo de preprocesamiento de haz	Diafragma de iris de condensador, diafragma de campo oscuro, máscara de sombra, anillos de fase, diafragma de hendidura fuera del eje, prisma de Nomarski, filtro de excitación de fluorescencia
Condensador	Apertura numérica, distancia focal, aberraciones, transmisión de luz, medio de inmersión, distancia de trabajo
Muestra	Espesor del portaobjetos, espesor del cubreobjetos, medio de inmersión, absorción, transmisión, difracción, fluorescencia, retardo, birrefringencia
Lente	Aumento, apertura numérica, distancia focal, medio de inmersión, aberraciones, transmisión de luz, función de transferencia óptica, distancia de trabajo
Filtro de imagen	Compensador, analizador, prisma Nomarski, iris de lente, placa de fase, filtro SSEE, placa de modulación, transmisión de luz, selección de longitud de onda, filtro de corte de fluorescencia
Ocular	Ampliación, aberraciones, tamaño de campo, desplazamiento ocular.
Detector	Ojo humano, emulsión fotográfica, fotomultiplicador, matriz de fotodiodos, cámara de vídeo

Mientras que algunos componentes ópticos del microscopio actúan como elementos formadores de imágenes, otros están diseñados para diversas modificaciones del haz de iluminación y también realizan funciones de filtrado y transmisión. Los componentes formadores de imágenes del sistema óptico de un microscopio son la lente convergente (ubicada en el iluminador o junto a él), el condensador, el objetivo, el tubo ocular (o ocular) y los elementos refractivos del ojo humano o la lente de la cámara. Aunque algunos de estos componentes no suelen formar imágenes, sus características son de suma importancia para determinar la calidad de la imagen microscópica final.

Camino de ondas de luz a través de una lente ideal.

Comprender el papel de las lentes individuales que forman los componentes de un sistema óptico es fundamental para comprender el proceso de obtención de imágenes en un microscopio. El elemento de formación de imágenes más simple es una lente ideal (Figura 2): idealmente corregida, libre de aberraciones y que recoge la luz en un punto. Un haz de luz paralelo y paraxial, refractado en una lente colectora, se enfoca en su punto focal o foco (en la Figura 2 se indica con la inscripción Enfocar). Estas lentes a menudo se denominan positivo, ya que contribuyen a una convergencia más rápida del haz de luz convergente (convergente) y ralentizan la divergencia del haz divergente. La luz de una fuente puntual ubicada en el punto focal de la lente emerge de ella en un haz paralelo y paraxial (dirección de derecha a izquierda en la Figura 2). La distancia entre la lente y su foco se llama longitud focal lentes (indicadas por f en la Figura 2).

Los fenómenos ópticos a menudo se describen en términos de teoría cuántica o de óptica ondulatoria, según el problema en cuestión. Cuando la luz pasa a través de una lente, sus propiedades ondulatorias pueden despreciarse y se puede suponer que viaja en líneas rectas, generalmente llamadas rayos. Los diagramas de rayos simples o trayectorias de rayos suelen ser suficientes para explicar muchos aspectos y conceptos importantes de la microscopía, incluida la refracción, la distancia focal, la ampliación, la formación de imágenes y las aperturas. En otros casos, es más conveniente pensar que las ondas de luz consisten en partículas individuales (cuantos), especialmente cuando la luz es creada por un evento de la mecánica cuántica o se transforma en otra forma de energía. En nuestra discusión, los rayos paraxiales que pasan a través de lentes ópticas se considerarán en términos de óptica ondulatoria y geométrica (rayos) (diagramas de rayos en los que los rayos se propagan de izquierda a derecha). Los paraxiales (o paraxiales) son rayos de luz que pasan cerca del eje óptico; en este caso, los valores de los ángulos de incidencia y refracción, expresados en radianes, pueden considerarse aproximadamente iguales a los valores de sus senos.

En un haz de luz paralelo se forman ondas monocromáticas individuales. grupo de olas, vectores eléctricos y magnéticos en los que oscilan en fase y forma. frente de onda; en este caso, la dirección de su propagación es perpendicular a la dirección de las oscilaciones. Al pasar a través de una lente ideal, una onda plana se transforma en una esférica, centrada en el punto focal ( Enfocar) lentes (Figura 2). Las ondas de luz reunidas en un punto focal interfieren y se refuerzan mutuamente. Por el contrario, un frente de onda esférico que diverge del punto focal de una lente ideal se transforma en una onda plana (propagación de derecha a izquierda en la Figura 2). Cada rayo de luz de una onda plana se refracta en una lente con una ligera diferencia con respecto a los demás porque incide en su superficie en un ángulo ligeramente diferente. A la salida de la lente también cambia la dirección del haz de luz. En sistemas reales, el ángulo de refracción y el punto focal de una lente o grupo de lentes dependen del espesor, la geometría, el índice de refracción y la dispersión de cada componente del sistema.

Parte eléctrica del microscopio.

A diferencia de una lupa, un microscopio tiene al menos dos niveles de aumento. Las partes funcionales, estructurales y tecnológicas del microscopio están diseñadas para garantizar el funcionamiento del microscopio y obtener una imagen ampliada, estable y más precisa del objeto. Aquí veremos la estructura de un microscopio e intentaremos describir las partes principales del microscopio.

Funcionalmente, el dispositivo microscopio se divide en 3 partes:

1. Parte de iluminación

La parte de iluminación del diseño del microscopio incluye una fuente de luz (lámpara y fuente de alimentación eléctrica) y un sistema óptico-mecánico (colector, condensador, diafragmas de iris/campo ajustables).

2. Parte reproductora

Diseñado para reproducir un objeto en el plano de la imagen con la calidad de imagen y el aumento necesarios para la investigación (es decir, para construir una imagen que reproduzca el objeto con la mayor precisión posible y en todos los detalles con la resolución, aumento, contraste y reproducción cromática correspondientes a la óptica del microscopio).
La parte de reproducción proporciona la primera etapa de aumento y está ubicada después del objeto en el plano de la imagen del microscopio.
La parte reproductora incluye una lente y un sistema óptico intermedio.

Los microscopios modernos de última generación se basan en sistemas de lentes ópticas corregidas al infinito. Esto requiere además el uso de los llamados sistemas de tubos, que "recogen" haces de luz paralelos que salen de la lente en el plano de la imagen del microscopio.

3. Parte de visualización

Diseñado para obtener una imagen real de un objeto en la retina del ojo, película o placa fotográfica, en la pantalla de un televisor o monitor de computadora con aumento adicional (segunda etapa de aumento).
La parte de imagen se encuentra entre el plano de imagen de la lente y los ojos del observador (cámara digital).
La parte de imágenes incluye un accesorio visual monocular, binocular o trinocular con un sistema de observación (oculares que funcionan como una lupa).
Además, esta parte incluye sistemas de aumento adicionales (mayorista de aumento/sistemas de cambio); archivos adjuntos de proyección, incluidos archivos adjuntos de discusión para dos o más observadores; aparatos de dibujo; Sistemas de análisis y documentación de imágenes con adaptadores adecuados para cámaras digitales.

Disposición de los elementos principales de un microscopio óptico.

Desde un punto de vista de diseño y tecnológico, el microscopio consta de las siguientes partes:

mecánico;
óptico;
eléctrico.

1. Parte mecánica del microscopio.

Dispositivo de microscopio se vuelve sobre sí mismo trípode, que es el principal bloque estructural y mecánico del microscopio. El trípode incluye los siguientes bloques principales: base Y soporte de tubo.

Base es un bloque sobre el que se monta todo el microscopio y es una de las partes principales del microscopio. En los microscopios simples, se instalan espejos de iluminación o iluminadores de techo en la base. En modelos más complejos, el sistema de iluminación se integra en la base con o sin fuente de alimentación.

Tipos de bases de microscopio:

base con espejo iluminado;
la iluminación denominada “crítica” o simplificada;
Iluminación Kohler.

una unidad de cambio de lentes, que tiene las siguientes opciones de diseño: un dispositivo giratorio, un dispositivo roscado para atornillar una lente, un "trineo" para montar lentes sin rosca utilizando guías especiales;
mecanismo de enfoque para el ajuste grueso y fino del microscopio para la nitidez - mecanismo para enfocar el movimiento de lentes o platinas;
punto de fijación para mesas de objetos reemplazables;
unidad de montaje para enfocar y centrar el movimiento del condensador;
punto de fijación para accesorios reemplazables (visuales, fotográficos, de televisión, diversos dispositivos de transmisión).

Los microscopios pueden usar soportes para montar componentes (por ejemplo, un mecanismo de enfoque en microscopios estereoscópicos o un soporte de iluminador en algunos modelos de microscopios invertidos).

El componente puramente mecánico del microscopio es escenario, destinado a sujetar o fijar un objeto de observación en una posición determinada. Las mesas pueden ser fijas, coordinadas y giratorias (centradas y no centradas).

2. Óptica del microscopio (parte óptica)

Los componentes y accesorios ópticos cumplen la función principal del microscopio: crear una imagen ampliada de un objeto con un grado suficiente de fiabilidad en cuanto a forma, relación de tamaño de los elementos constituyentes y color. Además, la óptica debe proporcionar una calidad de imagen que cumpla con los objetivos del estudio y los requisitos de los métodos de análisis.
Los principales elementos ópticos de un microscopio son los elementos ópticos que forman los sistemas de iluminación (incluido el condensador), observación (oculares) y reproducción (incluidas las lentes) del microscopio.

Objetivos del microscopio

— son sistemas ópticos diseñados para construir una imagen microscópica en el plano de la imagen con la ampliación adecuada, la resolución de los elementos y la precisión de reproducción de la forma y el color del objeto de estudio. Los objetivos son una de las partes principales de un microscopio. Tienen un diseño óptico-mecánico complejo, que incluye varias lentes individuales y componentes pegados entre sí a partir de 2 o 3 lentes.
El número de lentes está determinado por la variedad de tareas que resuelve la lente. Cuanto mayor es la calidad de imagen que produce una lente, más complejo es su diseño óptico. El número total de lentes en un objetivo complejo puede ser hasta 14 (por ejemplo, esto podría aplicarse a un objetivo planocromático con un aumento de 100x y una apertura numérica de 1,40).

La lente consta de partes delantera y trasera. La lente frontal (o sistema de lentes) mira hacia la muestra y es la principal en la construcción de una imagen de calidad adecuada; determina la distancia de trabajo y la apertura numérica de la lente; La parte posterior, en combinación con la parte frontal, proporciona el aumento, la distancia focal y la calidad de imagen necesarios, y también determina la altura de la lente y la longitud del tubo del microscopio.

Clasificación de lentes

La clasificación de lentes es mucho más complicada que la clasificación de microscopios. Las lentes se dividen según el principio de calidad de imagen calculada, características paramétricas y tecnológicas de diseño, así como según métodos de investigación y contraste.

Según el principio de calidad de imagen calculada. las lentes pueden ser:

acromático;
apocromático;
lentes de campo plano (plano).

Lentes acromáticas.

Las lentes acromáticas están diseñadas para usarse en el rango espectral de 486 a 656 nm. La corrección de cualquier aberración (acromatización) se realiza para dos longitudes de onda. Estas lentes eliminan la aberración esférica, la aberración de posición cromática, el coma, el astigmatismo y la aberración parcialmente esferocromática. La imagen del objeto tiene un tinte ligeramente rojizo azulado.

Lentes apocromáticas.

Los objetivos apocromáticos tienen una región espectral extendida y la acromatización se realiza en tres longitudes de onda. Al mismo tiempo, además del cromatismo de posición, la aberración esférica, el coma y el astigmatismo, el espectro secundario y la aberración esferocromática también se corrigen bastante bien gracias a la introducción en el diseño de lentes de cristal y gafas especiales. En comparación con las lentes acromáticas, estas lentes suelen tener aperturas numéricas más altas, producen imágenes más nítidas y reproducen con precisión el color del sujeto.

Semiapocromáticos o microfluores.

Lentes modernas con calidad de imagen intermedia.

lentes planas.

En las lentes planas se ha corregido la curvatura de la imagen a lo largo del campo, lo que garantiza una imagen nítida del objeto en todo el campo de observación. Las lentes planas se utilizan habitualmente en fotografía, siendo las apocromáticas planas las más efectivas.

La necesidad de este tipo de lentes es cada vez mayor, pero son bastante caras debido al diseño óptico que implementa un campo de imagen plano y los medios ópticos utilizados. Por ello, los microscopios rutinarios y de trabajo están equipados con las llamadas lentes económicas. Estos incluyen lentes con calidad de imagen mejorada en todo el campo: acromáticas (LEICA), acromáticas y acroplanas CP (CARL ZEISS), estigmacromáticas (LOMO).

Según características paramétricas. Las lentes se dividen de la siguiente manera:

objetivos con una longitud de tubo finita (por ejemplo, 160 mm) y objetivos corregidos para la longitud del tubo "infinito" (por ejemplo, con un sistema de tubos adicional que tiene una distancia focal de microscopio de 160 mm);
lentes pequeñas (hasta 10x); aumentos medios (hasta 50x) y altos (más de 50x), así como lentes con aumentos ultra altos (más de 100x);
lentes de apertura numérica pequeña (hasta 0,25), mediana (hasta 0,65) y grande (más de 0,65), así como lentes con apertura numérica aumentada (en comparación con las convencionales) (por ejemplo, lentes de corrección apocromática, así como lentes especiales lentes para microscopios fluorescentes);
lentes con distancias de trabajo mayores (en comparación con las convencionales), así como con distancias de trabajo grandes y extralargas (lentes para trabajar en microscopios invertidos). La distancia de trabajo es la distancia libre entre el objeto (el plano del cubreobjetos) y el borde inferior del marco (lente, si sobresale) del componente frontal de la lente;
lentes que brindan observación dentro del campo lineal normal (hasta 18 mm); lentes de campo amplio (hasta 22,5 mm); lentes de campo ultra amplio (más de 22,5 mm);
Las lentes son estándar (45 mm, 33 mm) y no estándar en altura.

Altura: la distancia desde el plano de referencia de la lente (el plano de contacto de la lente atornillada con el dispositivo giratorio) al plano del objeto con un microscopio enfocado, es un valor constante y garantiza la parafocalidad de un conjunto de lentes de altura similar de diferentes aumentos instaladas en el dispositivo giratorio. En otras palabras, si utiliza una lente de un aumento para obtener una imagen nítida de un objeto, al pasar a aumentos posteriores, la imagen del objeto permanece nítida dentro de la profundidad de campo de la lente.

Según diseño y características tecnológicas. existe la siguiente división:

lentes con montura de resorte (a partir de una apertura numérica de 0,50) y sin ella;
lentes que tienen un diafragma de iris en su interior para cambiar la apertura numérica (por ejemplo, en lentes con una apertura numérica aumentada, en lentes de luz transmitida para implementar el método de campo oscuro, en lentes polarizadas de luz reflejada);
lentes con un marco correctivo (de control), que asegura el movimiento de los elementos ópticos dentro de la lente (por ejemplo, para ajustar la calidad de imagen de la lente cuando se trabaja con diferentes espesores de cubreobjetos o con diferentes líquidos de inmersión; así como para cambiar el aumento durante un cambio suave (pancrático) en el aumento) y sin ella.

Proporcionar métodos de investigación y contraste. Las lentes se pueden dividir de la siguiente manera:

objetivos que trabajan con y sin cubreobjetos;
lentes de luz transmitida y reflejada (no reflejadas); lentes luminiscentes (con un mínimo de luminiscencia intrínseca); lentes polarizadas (sin tensión del vidrio en los elementos ópticos, es decir, sin introducir su propia despolarización); lentes de fase (que tienen un elemento de fase: un anillo translúcido dentro de la lente); Lentes DIC que funcionan mediante el método de contraste de interferencia diferencial (polarizando con un elemento prismático); epilentes (lentes de luz reflejada, diseñadas para proporcionar métodos de campo claro y oscuro, tienen epi-espejos de iluminación especialmente diseñados en su diseño);
Lentes de inmersión y no inmersión.

inmersión ( de lat. immersio - inmersión) es un líquido que llena el espacio entre el objeto de observación y un objetivo de inmersión especial (condensador y portaobjetos de vidrio). Se utilizan principalmente tres tipos de líquidos de inmersión: inmersión en aceite (MI/Oil), inmersión en agua (WI/W) e inmersión en glicerol (GI/Glyc), utilizándose este último principalmente en microscopía ultravioleta.
La inmersión se utiliza en los casos en que es necesario aumentar la resolución de un microscopio o su uso es requerido por el proceso tecnológico de la microscopía. Esto pasa:

aumentar la visibilidad aumentando la diferencia entre el índice de refracción del medio y el objeto;
aumentando la profundidad de la capa vista, que depende del índice de refracción del medio.

Además, el líquido de inmersión puede reducir la cantidad de luz parásita al eliminar el deslumbramiento del sujeto. Esto elimina la inevitable pérdida de luz cuando ingresa a la lente.

Lentes de inmersión. La calidad de imagen, los parámetros y el diseño óptico de las lentes de inmersión se calculan y seleccionan teniendo en cuenta el espesor de la capa de inmersión, que se considera como una lente adicional con el índice de refracción correspondiente. El líquido de inmersión colocado entre el objeto y el componente frontal de la lente aumenta el ángulo en el que se ve el objeto (ángulo de apertura). La apertura numérica de una lente sin inmersión (seca) no supera 1,0 (la resolución es de aproximadamente 0,3 µm para la longitud de onda principal); inmersión: alcanza 1,40 dependiendo del índice de refracción de inmersión y de las capacidades tecnológicas de fabricación de la lente frontal (la resolución de dicha lente es de aproximadamente 0,12 micrones).
Los objetivos de inmersión de gran aumento tienen una distancia focal corta de 1,5 a 2,5 mm con una distancia libre de trabajo de 0,1 a 0,3 mm (la distancia desde el plano de la muestra hasta el marco de la lente frontal de la lente).

Marcas de lentes.

Los datos de cada lente están marcados en su cuerpo indicando los siguientes parámetros:

aumento (“x” veces, veces): 8x, 40x, 90x;
NA: 0,20; 0,65, ejemplo: 40/0,65 o 40x/0,65;
Marcado de letras adicional si la lente se utiliza para diversos métodos de investigación y contraste: fase - Ф (Рп2 - el número corresponde a la marca en un condensador o inserto especial), polarizador - П (Pol), luminiscente - Л (L), fase -luminiscentes - FL ( PhL), EPI (Epi, HD) - epilentes para trabajar con luz reflejada utilizando el método de campo oscuro, contraste de interferencia diferencial - DIC (DIC), ejemplo: 40x/0,65 F o Ph2 40x/0,65;
marcado del tipo de corrección óptica: apocromático - APO (ARO), plancromático - PLAN (PL, Plan), planocromático - PLAN-APO (Plan-Aro), acromático mejorado, semiplano - CX - estigmacromático (Achrostigmat, CP- acromático, Achroplan), microfluar (semiplan-semi-apocromático) - SF o M-FLUAR (MICROFLUAR, NEOFLUAR, NPL, FLUOTAR).

Oculares

Sistemas ópticos diseñados para construir una imagen microscópica en la retina del ojo del observador. En general, los oculares constan de dos grupos de lentes: la lente ocular, la más cercana al ojo del observador, y la lente de campo, más cercana al plano en el que la lente construye una imagen del objeto en cuestión.

Los oculares se clasifican según los mismos grupos de características que las lentes:

oculares con acción compensatoria (K: compensa la diferencia cromática en el aumento de la lente superior al 0,8%) y no compensatoria;
oculares de campo regular y plano;
oculares gran angular (con un número de ocular, el producto del aumento del ocular y su campo lineal, más de 180); ultra gran angular (con un número de oculares superior a 225);
oculares con pupila extendida para trabajar con o sin gafas;
oculares de observación, oculares de proyección, oculares fotográficos, gamals;
oculares con orientación interna (utilizando un elemento móvil dentro del ocular, se realiza un ajuste para obtener una imagen nítida de la retícula o del plano de imagen del microscopio; así como un cambio suave y pancrático en el aumento del ocular) y sin él.

Sistema de iluminación

El sistema de iluminación es una parte importante. diseños de microscopios y es un sistema de lentes, diafragmas y espejos (estos últimos se utilizan si es necesario), asegurando una iluminación uniforme del objeto y el llenado completo de la apertura de la lente.
El sistema de iluminación de un microscopio de luz transmitida consta de dos partes: un colector y un condensador.

Coleccionista.
Con un sistema de iluminación de luz transmitida incorporado, la parte colectora está ubicada cerca de la fuente de luz en la base del microscopio y está diseñada para aumentar el tamaño del cuerpo luminoso. Para garantizar el ajuste, el colector puede hacerse móvil y moverse a lo largo del eje óptico. El diafragma de campo del microscopio se encuentra cerca del colector.

Condensador.
El sistema óptico del condensador está diseñado para aumentar la cantidad de luz que ingresa al microscopio. El condensador está ubicado entre el objeto (escenario) y el iluminador (fuente de luz).
Muy a menudo, en microscopios educativos y simples, el condensador puede hacerse fijo y fijo. En otros casos, el condensador es una pieza desmontable y, al regular la iluminación, tiene un movimiento de enfoque a lo largo del eje óptico y un movimiento de centrado perpendicular al eje óptico.
En el condensador siempre hay un diafragma de iris con apertura de iluminación.

El condensador es uno de los elementos principales que asegura el funcionamiento del microscopio mediante diversos métodos de iluminación y contraste:

iluminación oblicua (diafragma desde el borde hacia el centro y desplazamiento del diafragma de apertura de iluminación con respecto al eje óptico del microscopio);
campo oscuro (apertura máxima desde el centro hasta el borde de la apertura de iluminación);
contraste de fase (iluminación anular de un objeto, mientras la imagen del anillo de luz encaja en el anillo de fase de la lente).

Clasificación de condensadores. está cerca en grupos de características a las lentes:

Los condensadores, según la calidad de la imagen y el tipo de corrección óptica, se dividen en no acromáticos, acromáticos, aplanáticos y acromáticos-aplanáticos;
condensadores de apertura numérica pequeña (hasta 0,30), apertura numérica media (hasta 0,75), apertura numérica grande (más de 0,75);
condensadores con distancias de trabajo regulares, largas y extralargas;
condensadores convencionales y especiales para diversos métodos de investigación y contraste;
El diseño del condensador es único, con un elemento plegable (componente frontal o lente de campo grande), con un elemento frontal atornillado.

condensador abbe- un condensador no corregido para la calidad de la imagen, que consta de 2 lentes no acromáticas: una biconvexa y la otra plano-convexa, orientadas hacia el objeto de observación (el lado plano de esta lente está dirigido hacia arriba). Apertura del condensador, A = 1,20. Tiene un diafragma de iris.

Condensador aplanático- un condensador que consta de tres lentes dispuestas de la siguiente manera: la lente superior es plano-convexa (el lado plano está dirigido hacia la lente), seguida de lentes cóncavas-convexas y biconvexas. Corregido respecto a aberración esférica y coma. Apertura del condensador, A = 1,40. Tiene un diafragma de iris.

Condensador acromático- condensador totalmente corregido para aberraciones cromáticas y esféricas.

Condensador de campo oscuro- un condensador diseñado para obtener un efecto de campo oscuro. Puede ser especial o convertirse a partir de un condensador de campo brillante normal instalando un disco opaco de cierto tamaño en el plano del diafragma iris del condensador.

Marcado del condensador.
La apertura numérica (iluminación) está marcada en la parte frontal del condensador.

3. Parte eléctrica del microscopio.

Los microscopios modernos, en lugar de espejos, utilizan varias fuentes de iluminación alimentadas por una red eléctrica. Pueden ser lámparas incandescentes ordinarias o lámparas halógenas, de xenón o de mercurio. La iluminación LED también es cada vez más popular. Tienen importantes ventajas sobre las lámparas convencionales, como durabilidad, menor consumo energético, etc. Para alimentar la fuente de iluminación se utilizan diversas fuentes de alimentación, unidades de encendido y otros dispositivos que convierten la corriente de la red eléctrica en una adecuada para alimentar un determinado fuente de iluminación. También pueden ser baterías recargables, lo que permite utilizar microscopios en el campo en ausencia de un punto de conexión.